Определение циркулирующих опухолевых клеток в крови больных раком лёгкого с помощью ДНК-аптамеров

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Рак лёгкого (РЛ) — одно из наиболее часто встречающихся онкологических заболеваний, смертность от которого достигает четверти среди смертей от всех злокачественных новообразований. При этом большинство пациентов выявляется на IV стадии заболевания, когда шансы на успешное лечение минимальны. Стандартные методы диагностики РЛ дорогостоящи, требуют больших трудозатрат и высокоинвазивны в случае взятия биопсийного материала. В связи с этим внимание в онкологии сфокусировано на жидкостной биопсии, основанной на заборе образцов крови для идентификации циркулирующих опухолевых клеток (ЦОК), выходящих в кровоток в процессе развития злокачественной опухоли.

Цель. Разработка метода выделения и идентификации ЦОК в периферической крови больных РЛ с помощью ДНК-аптамеров.

Материалы и методы. Объект исследования — ткань РЛ, кровь больных РЛ и первичная клеточная культура РЛ. Для выделения белков использовали магнитные частицы, декорированные золотом, и тиолированные аптамеры LC-17, LC-183 и LC-224. В качестве контроля применяли гибрид тиолового праймера и неспецифической ДНК-последовательности, состоящей из повторов двух нуклеотидов AG. Масс-спектрометрический анализ проводили с помощью системы UltiMate 3000 nano-UHPLC, сопряжённой с масс-спектрометром Orbitrap Fusion (Thermo Scientific, США). Количество ЦОК определяли на проточном цитометре CytoFLEX (Beckman Coulter, США) после тройного окрашивания. Для визуализации ЦОК использовали метод флуоресцентной микроскопии.

Результаты. Определены вероятные белковые мишени аптамеров LC-17, LC-183 и LC-224, с помощью которых из крови больных РЛ выделяли ЦОК, которые идентифицировали методом проточной цитометрии и флуоресцентной микроскопии.

Заключение. Метод поиска ЦОК с помощью магнитной сепарации и проточной цитометрии позволяет проводить количественный анализ искомого аналита с помощью аффинных и специфичных клеткам РЛ аптамеров LC-17, LC-183 и LC-224.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Алексей Васильевич Крат

Красноярский государственный медицинский университет им. В.Ф. Войно-Ясенецкого; Красноярский краевой клинический онкологический диспансер им. А.И. Крыжановского

Email: alexkrat@mail.ru
ORCID iD: 0009-0006-5357-2637
SPIN-код: 2846-8592

канд. мед. наук

Россия, Красноярск; Красноярск

Дарья Александровна Кириченко

Красноярский государственный медицинский университет им. В.Ф. Войно-Ясенецкого

Email: astheno@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4087-731X
SPIN-код: 2401-6465

канд. биол. наук

Россия, Красноярск

Галина Сергеевна Замай

Красноярский государственный медицинский университет им. В.Ф. Войно-Ясенецкого; Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук

Email: galina.zamay@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2567-6918
SPIN-код: 6501-0371

канд. биол. наук

Россия, Красноярск; Красноярск

Руслан Александрович Зуков

Красноярский государственный медицинский университет им. В.Ф. Войно-Ясенецкого; Красноярский краевой клинический онкологический диспансер им. А.И. Крыжановского

Email: zukov_rus@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7210-3020
SPIN-код: 3632-8415

д-р мед. наук

Россия, Красноярск; Красноярск

Ольга Сергеевна Коловская

Красноярский государственный медицинский университет им. В.Ф. Войно-Ясенецкого; Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук

Email: olga.kolovskaya@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2494-2313
SPIN-код: 2254-5474

д-р биол. наук

Россия, Красноярск; Красноярск

Татьяна Николаевна Замай

Красноярский государственный медицинский университет им. В.Ф. Войно-Ясенецкого; Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: tzamay@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7493-8742
SPIN-код: 8799-8497

д-р биол. наук

Россия, Красноярск; Красноярск

Виктория Дмитриевна Федотовская

Красноярский государственный медицинский университет им. В.Ф. Войно-Ясенецкого; Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук

Email: viktoriia.fedotovskaia@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6472-0782
SPIN-код: 4500-4728
Россия, Красноярск; Красноярск

Анастасия Андреевна Кошманова

Красноярский государственный медицинский университет им. В.Ф. Войно-Ясенецкого

Email: koshmanova.1998@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7339-8660
SPIN-код: 2217-2229
Россия, Красноярск

Наталья Александровна Лузан

Красноярский государственный медицинский университет им. В.Ф. Войно-Ясенецкого

Email: laskimo@mail.ru
ORCID iD: 0009-0001-8983-5017
SPIN-код: 1280-0005
Россия, Красноярск

Семен Александрович Сидоров

Красноярский государственный медицинский университет им. В.Ф. Войно-Ясенецкого; Красноярский краевой клинический онкологический диспансер им. А.И. Крыжановского

Email: sidorov.syoma2014@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6676-6656
SPIN-код: 8740-5259
Россия, Красноярск; Красноярск

Кирилл Андреевич Лукьяненко

Красноярский государственный медицинский университет им. В.Ф. Войно-Ясенецкого; Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук

Email: k.a.lukyanenko@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1115-6735
SPIN-код: 2154-2046
Россия, Красноярск; Красноярск

Юрий Евгеньевич Глазырин

Красноярский государственный медицинский университет им. В.Ф. Войно-Ясенецкого; Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук

Email: yury.glazyrin@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2826-5751
SPIN-код: 2079-1786

канд. биол. наук

Россия, Красноярск; Красноярск

Юрий Степанович Пац

Красноярский государственный медицинский университет им. В.Ф. Войно-Ясенецкого

Email: y.patz@mail.ru

канд. мед. наук

Россия, Красноярск

Ольга Витальевна Крюкова

Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук

Email: marta913@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5241-5409
SPIN-код: 5882-0170

канд. биол. наук

Россия, Красноярск

Анна Сергеевна Кичкайло

Красноярский государственный медицинский университет им. В.Ф. Войно-Ясенецкого; Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук

Email: annazamay@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-0690-7837
SPIN-код: 5387-9071

д-р биол. наук

Россия, Красноярск; Красноярск

Список литературы

  1. Sung H, Ferlay J, Siegel RL, et al. Global cancer statistics 2020: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. СA Cancer J Clin. 2021;71(3):209–249. doi: 10.3322/caac.21660
  2. Zukov RA, Safontsev IP, Klimenok MP, et al. Analysis of lung cancer morbidity in Krasnoyarsk Krai. Justification for the implementation of innovative methods for early diagnosis. Russ Oncol J. 2023;27(4):171–181. EDN: HPOCPH doi: 10.17816/onco479913
  3. Kratzer TB, Bandi P, Freedman ND, et al. Lung cancer statistics. Cancer. 2024;130(8):1330–1348. doi: 10.1002/cncr.35128
  4. Fiorentino FP, Macaluso M, Miranda F, et al. CTCF and BORIS Regulate Rb2/p130 M.Gene Transcription: A Novel Mechanism and a New Paradigm for Understanding the Biology of Lung Cancer. Mol Cancer Res. 2011;9:225–233. doi: 10.1158/1541-7786.MCR-10-0493
  5. Zhao Q, Yuan Z, Wang H, et al. Role of circulating tumor cells in diagnosis of lung cancer: a systematic review and meta-analysis. J Int Med Res. 2021;49(3):300060521994926. doi: 10.1177/0300060521994926
  6. Alix-Panabières C, Pantel K. Liquid Biopsy: From Discovery to Clinical Application. Cancer Discov. 2021;11(4):858–873. doi: 10.1158/2159-8290.CD-20-1311
  7. Revelo AE, Martin A, Velasquez R, et al. Liquid biopsy for lung cancers: an update on recent developments. Ann Transl Med. 2019;7:349. doi: 10.21037/atm.2019.03.28
  8. Chen F, Ni Y, Zhang J, et al. The value of folate receptor-positive circulating tumour cells as a diagnostic biomarker for lung cancer: a systematic review and meta-analysis. J Int Med Res. 2023;51(9):3000605231199763. doi: 10.1177/03000605231199763
  9. Tong B, Wang M. Circulating tumor cells in patients with lung cancer: developments and applications for precision medicine. Future Oncol. 2019;15:2531–2542. doi: 10.2217/fon-2018-0548
  10. Lamouille S, Xu J, Derynck R. Molecular mechanisms of epithelial–mesenchymal transition. Nat Rev Mol Cell Biol. 2014;15:178–196. doi: 10.1038/nrm3758
  11. Xiao X, Li H, Zhao L, et al. Oligonucleotide aptamers: Recent advances in their screening, molecular conformation and therapeutic applications. Biomed Pharmacother. 2021;143:112232. doi: 10.1016/j.biopha.2021.112232
  12. Sabri MZ, Hamid AAA, Hitam SMS, Rahim MZA. The assessment of three dimensional modelling design for single strand DNA aptamers for computational chemistry application. Biophys Chem. 2020;267:106492. doi: 10.1016/j.bpc.2020.106492
  13. Berezovski MV, Lechmann M, Musheev MU, et al. Aptamer-facilitated biomarker discovery (AptaBiD). J Am Chem Soc. 2008;130(28):9137–9143. doi: 10.1021/ja801951p
  14. Li W, Liu JB, Hou LK, et al. Liquid biopsy in lung cancer: significance in diagnostics, prediction, and treatment monitoring. Mol Cancer. 2022;21(1):25. doi: 10.1186/s12943-022-01505-z
  15. Ahn JC, Teng PC, Chen PJ, et al. Detection of Circulating Tumor Cells and Their Implications as a Biomarker for Diagnosis, Prognostication, and Therapeutic Monitoring in Hepatocellular Carcinoma. Hepatology. 2021;73:422–436. doi: 10.1002/hep.31165
  16. Dall’Olio FG, Marabelle A, Caramella C, et al. Tumour burden and efficacy of immune-checkpoint inhibitors. Nat Rev Clin Oncol. 2022;19:75–90. doi: 10.1038/s41571-021-00564-3
  17. Su Z, Wang Z, Ni X, et al. Inferring the Evolution and Progression of Small-Cell Lung Cancer by Single-Cell Sequencing of Circulating Tumor Cells. Clin Cancer Res. 2019;25:5049–5060. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-18-3571
  18. Zamay GS, Kolovskaya OS, Zamay TN, et al. Aptamers selected to postoperative lung adenocarcinoma detect circulating tumor cells in human blood. Mol Ther. 2015;23:1–11. doi: 10.1038/mt.2015.108
  19. Lokman NA, Ween MP, Oehler MK, et al. The role of annexin A2 in tumorigenesis and cancer progression. Cancer Microenviron. 2011;4(2):199–208. doi: 10.1007/s12307-011-0064-9
  20. Fan C, Lin X, Wang E. Clinicopathological significance of cathepsin D expression in non-small cell lung cancer is conditional on apoptosis-associated protein phenotype: an immunohistochemistry study. Tumour Biol. 2012;33(4):1045–1052. doi: 10.1007/s13277-012-0338-y
  21. Berr AL, Wiese K, Dos Santos G, et al. Vimentin is required for tumor progression and metastasis in a mouse model of non-small cell lung cancer. Oncogene. 2023;42(25):2074–2087. doi: 10.1038/s41388-023-02703-9
  22. Lee HW, Park YM, Lee SJ, et al. Alpha-smooth muscle actin (ACTA2) is required for metastatic potential of human lung adenocarcinoma. Clin Cancer Res. 2013;19:5879–5889. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-13-1181
  23. Lopes D, Maiato H. The Tubulin Code in Mitosis and Cancer. Cells. 2020,9(11):2356. doi: 10.3390/cells9112356
  24. Kim Y, Jang HH. The role of peroxiredoxin family in cancer signaling. J Cancer Prev. 2019;24(2):65. doi: 10.15430/JCP.2019.24.2.65
  25. Peng L, Xiong Y, Wang R, et al. The critical role of peroxiredoxin-2 in colon cancer stem cells. Aging (Albany NY). 2021;13(8):11170. doi: 10.18632/aging.202784
  26. Kunii T, Ogura M, Mie E., et al. Selection of DNA aptamers recognizing small cell lung cancer using living cell-SELEX. Analyst. 2011;136:1310–1312. doi: 10.1039/c0an00962h

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Общая хроматограмма масс-спектрометрического эксперимента для пробы LC-17 (a), первичный масс-спектр, полученный на 52 и 62-й минутах эксперимента (b) и масс-спектр второго порядка, содержащий характерные фрагменты уникального для белка аполипопротеина А-I пептида WQEEMELYR (m/z 642,29) (c).

Скачать (296KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Фракции аналитов, определённые с помощью проточной цитометрии. Слева направо: магнитные частицы; лейкоциты, выделенные из крови больного немелкоклеточным раком легкого (НМРЛ); клетки НМРЛ, выделенные из послеоперационного образца ткани больного; циркулирующие опухолевые клетки, выделенные из крови больного НМРЛ с помощью магнитных частиц.

Скачать (528KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Пример последовательности обработки данных, полученных методом проточной цитометрии. Слева направо: вверху — гистограмма клеток, связавшихся с аптамерами (P1); гистограмма клеток, связавшихся с антителами к СD45 (P5); гистограмма клеток с ядрами, окрашенными DAPI (P6).

Скачать (616KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Образцы клеток, выделенные из образцов крови больных раком лёгкого. Слева направо — фазовый контраст; клетки, окрашенные антителами к CD45, DAPI и аптамерами; клетки, окрашенные антителами к CD45. На средней полосе рисунка в центре погибшая циркулирующая опухолевая клетка без ядра, внизу многоядерная циркулирующая опухолевая клетка.

Скачать (664KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024

Ссылка на описание лицензии: https://eco-vector.com/for_authors.php#07
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: ПИ № ФС 77 - 86496 от 11.12.2023 г. 
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 80673 от 23.03.2021 г.